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全ゲノムシーケンス

研究・発見を促進するゲノムの全体像

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全ゲノムシーケンスソリューション

PacBio HiFiシーケンスは、真に包括的な視点を提供するために必要な、極めて正確なロングリードとバイアスのないカバレッジを備えています。

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ヒト全ゲノムシーケンス

健康や病気の複雑さをよりよく理解するために、ヒトゲノムの特徴を完全に把握する。

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植物+動物全ゲノムシーケンス

非常に複雑なゲノムでも、連続的で完全かつ正確なde novoアセンブリを迅速かつ安価に作成することができます。

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微生物全ゲノムシーケンス

繰り返しの頻度が高く、GCリッチなゲノムからも環状染色体やプラスミドの構築を実現します。

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全ゲノムシーケンス入門

PacBio HiFiシーケンスによる全ゲノムシーケンス(WGS)は、長い1分子リードと≧Q30で90%の塩基を含む、より完全で正確なゲノムを提供します。

連続ゲノムアセンブリとフェーズドアセンブリ
長さと精度のユニークな組み合わせにより、HiFiリードは困難なリピート、セグメント重複、セントロメアを解決し、より連続的で位相の揃ったアセンブリーを作成することができます。

バリアントコールの精度と再現性
HiFiリードは、特にヒトゲノムの最も困難な部分において、すべてのバリアントタイプに対してFDAに匹敵する精度を提供します。

メチル化コール
HiFiシーケンスは、追加のライブラリー調製なしで、CpGコンテキストにおける5mCの同時検出も可能です。この機能により、段階的ハプロタイピングによるメチル化プロファイルの解析が可能になり、1回のシーケンス実験からメチル化異常を調べることができます。

Best practice recommendations for preparing whole genome and metagenome libraries using SMRTbell prep kit 3.0 WGS

SMRTbell prep kit 3.0 for WGS
Sample Human, plant + animals Microbial or metagenomic
DNA input per SMRT Cell per sample

≥ 2 µg

≥ 300 ng

DNA quality 90% of gDNA > 10 kb 90% of gDNA > 7 kb
SRE

Recommended1

No
Mean sheared DNA size 15 to 25 kb

7 to 12 kb2

Adapter indexes SMRTbell adapter index plate 96A SMRTbell adapter index plate 96A
Protocol automation Yes Yes
Manual preparation time

4.5 hours3

6 hours for 24 samples4

Size selection

> 4 kb, bead-based 
> 10 kb, gel-based

No
Methylation data included Yes (5mC)

Yes (4mC and 6mA)5

  1. SRE is recommended when using bead-based size selection and < 90% of the genomic DNA is > 10 kb.
  2. Larger size distributions for microbial isolates is possible if starting with HMW DNA and using 24- or 30-hour movie times
  3. Manual prep time is for up to 8 samples. Increasing the number of samples will increase manual prep time. Time is only for SMRTbell prep kit 3.0 steps and excludes the time for running QC steps such as the Agilent Femto Pulse.
  4. Manual time for SMRTbell prep kit 3.0 steps and excludes time for running QC steps. Greater than 24 samples will increase prep time.
  5. Base kinetic data must be saved for methylation calls as part of the Microbial Genome Analysis workflow in SMRT Link

全ゲノムシーケンス - PacBioと競合他社との比較

PacBio HiFi Illumina Oxford Nanopore
Average read length1
15–20 kb
2 x 150 bp 10–100 kb
Average read accuracy1
99.95% (Q33) 99.92% (Q31) 99.26% (Q21)
Coverage2
Unbiased Reduced at low and high [GC] Reduced in low-complexity runs
Variant calling: SNVs
Variant calling: indels
Variant calling: SVs
Genome assembly: contiguity
Genome assembly: accuracy
Epigenetics: 5mC

1. PacBio HiFi: HG003 18 kb library, Sequel II system chemistry 2.0, precisionFDA Truth Challenge V2 (https://doi.org/10.1101/2020.11.13.380741), Illumina: HG002 2×150 bp NovaSeq library, precisionFDA Truth Challenge V2 (https://doi.org/10.1101/2020.11.13.380741), ONT: Q20+ chemistry (R10.4, Kit 12), Oct 2021 GM24385 Q20+ Simplex Dataset Release (https://labs.epi2me.io/gm24385_q20_2021.10/)
2. HiFi+ONT: Nurk 2021 https://doi.org/10.1101/2021.05.26.445798, HiFi+Illumina: Logsdon 2020 https://doi.org/10.1038/s41576-020-0236-x, ONT: Tan 2022 https://doi.org/10.1101/2022.01.11.475254

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Whole genome sequencing datasets

Application Dataset Download literature Technology Sequencing system
Variant detection, assembly, epigenetics Homo sapiens — GIAB trio HG002-4 N/A HiFi long read Revio system
Tumor/normal COLO829 melanoma N/A HiFi long read Revio system
Tumor/normal HCC1395 N/A HiFi long read Revio system
Whole genome sequencing Various plant & animals – mouse, ladybug, oak, mistletoe, and maize Plant + animal biology HiFi long read Revio system
Assembly Food safety & infectious microbes – 96 plex Microbial WGS HiFi long read Sequel IIe system

More datasets

PacBio library prep workflow for long-read WGS

Library preparation for WGS is a simple 5-step process with a variety of mechanical DNA shearing and size selection options.

PacBio全ゲノムシーケンスに関するよくある質問

HiFiリードは、ショートリードシーケンスで見逃されたバリアント、すなわちマッピング困難なゲノムの領域におけるスモールバリアントやゲノム全体の構造変異を含むすべてのタイプのバリアントについて、最高の精度と再現性でヒトゲノムを最も包括的に表示するものです。また、HiFiリードは、バリアントを母方および父方のハプロタイプに分類します。

はい、HiFiシーケンスは、DNA分子内の個々の塩基とメチル化状態を同時に決定することができます。メチル化の判定は、シーケンシングポリメラーゼの動力学的特性(パルス幅とパルス間時間)に依存します。統計モデルにより、この動態情報を処理してメチル化状態を推測します。

HiFiリードで全ゲノムシーケンスデータの解析を簡素化

  • 完全なゲノムアセンブリがより早く、より簡単に:1台のコンピュータで、微生物ゲノムを数分で、ヒトゲノムを1日でアセンブルすることができます。
  • より完全にアセンブルされたゲノムの構築:ショートリードではアクセスできないゲノムの15%の情報を解き放つことができます。
  • ハプロタイプフェージングが容易に:長く正確なリードにより、推論や追加個体からの配列データに依存することなく、ハプロタイプのフェージングが簡単になります。

hifi sequencing read length graph - PacBio

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hifi reads reveal unique insights

HiFiリードは全ゲノムレベルでのユニークな知見を明らかにする

  • ゲノムのカバレッジがより均一に:HiFiリードは増幅を伴わずに生成されるため、GC含量に関わらず均一なカバレッジを確保します。
  • 正確なロングレンジのフェーシング:長く正確なリードは、バリアントが数十キロベース離れている場合でも、ハプロタイプのフェージングや複合ヘテロ接合バリアントの同定において最高の信頼性を確保します。
  • “難読 “領域の配列決定が可能:HiFiリードは、長い繰り返し配列、ホモポリマーストレッチ、セグメント重複を正確に解像します。

HiFiリードにより塩基修飾を直接同定

HiFiシーケンスでは、特別なライブラリー調製を必要とせず、通常のシーケンスランの中でエピジェネティック情報を得ることができます。

HiFi reads directly identify base modifications

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全ゲノムシーケンスのベストプラクティス

このガイドでは、複雑な植物および動物ゲノムのde novo全ゲノムシーケンスおよびアセンブリを成功させる方法について説明します。

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